«Столетие науки в Америке: С особым вниманием к Американскому журналу науки (1818–1918)»

Мы обязаны большей частью наших знаний о радиоактивных превращениях исследованиям Резерфорда и Содди, а также их сотрудников, но один из важных продуктов превращения урана — элемент, который он назвал ионием, — был охарактеризован Болтвудом из Йеля (25, 365, 1908).

Радий и нитон, помимо своих радиоактивных свойств, напоминают соответственно барий и инертные газы атмосферы. Скорости, с которыми их прародители производят их, и скорости, с которыми они сами распадаются, по истечении некоторого времени приводят к состоянию равновесия. Поэтому данное количество урана, который распадается чрезвычайно медленно, может дать даже спустя тысячи лет лишь очень малую пропорциональную долю нераспавшегося радия, половина которого исчезает примерно через 2500 лет, поскольку количество распадающегося вещества должно в конце концов сравняться с количеством производимого. Первое убедительное доказательство того, что радий является продуктом распада урана, было приведено Болтвудом в Журнале (18, 97, 1904). Он обнаружил, что все урановые минералы содержат радий, причем количество присутствующего радия всегда пропорционально количеству урана, что и показывает генетическую связь между ними.

В случае нитона, который образуется из радия и называется также эманацией радия, скорость распада велика, так что если газ вытесняется из радия путем нагревания, то равновесие достигается спустя несколько дней с накоплением максимально возможного количества нитона.

Резерфорд и другие пришли к выводу, что конечным продуктом радиоактивных превращений, помимо гелия, является свинец или, по крайней мере, элемент или элементы, напоминающие свинец до такой степени, что их разделение химическими средствами невозможно. Определения атомного веса, выполненные Ричардсом и другими, показали, что образцы свинца, найденные в радиоактивных минералах, дают заметно иные атомные веса по сравнению с обычным свинцом. Этот факт привел к мнению, что, возможно, атомы элементов имеют неодинаковый вес, а варьируют в определенных пределах, — взгляд, который противоречит прежним выводам, проистекающим из единообразия атомных весов, полученных из материалов из самых разных источников.

Результаты исследований радиоактивности привели к пересмотру взглядов на стабильность элементов в целом. Было получено мало доказательств или не получено вовсе того, что какая-либо искусственная трансмутация элементов возможна, однако спонтанное преобразование радиоактивных элементов выдвигает на первый план возможность того, что другие элементы меняются незаметно и что среди них существует состояние эволюции. Все известные нам радиоактивные изменения идут от больших атомных весов к меньшим, и мы совершенно не ведем счета процессу, посредством которого уран и торий должны были образоваться первоначально.

Поскольку было обнаружено, что радиоактивные изменения сопровождаются выделением огромных количеств энергии, по сравнению с которыми энергия химических реакций ничтожна, возник новый взгляд на структуру атомов: они должны быть сложными по строению и служить вместилищем колоссальной энергии.

Определение количества радия в земной коре показало, что производимого им тепла вполне достаточно для восполнения потерь тепла за счет излучения, и этот источник тепла многими рассматривается как причина вулканической деятельности. Предполагается также, что лучистое тепло Солнца пополняется за счет радиоактивных процессов, так что прежние взгляды относительно ограниченности возраста Земли и Солнечной системы в связи с потерей тепла были существенно пересмотрены благодаря нашим знаниям о радиоактивности.

Физическая химия.

Применение физических методов в качестве вспомогательных средств химической науки началось в ранние времена, и некоторые из них, такие как определения плотности газов и паров, удельных теплоемкостей и кристаллических форм, уже упоминались в этой статье. В последнее время физическая химия получила большое развитие, и некоторые из ее важных достижений будут описаны ниже.

Определения молекулярного веса. — Плотности газов и паров в связи с принципом Авогадро составляли единственную основу для определения молекулярных весов вплоть до сравнительно недавнего времени. Ранние методы Гей-Люссака и Дюма для определения плотности паров были дополнены в 1868 году методом Гофмана, в котором пары измерялись под уменьшенным давлением над ртутью. В 1878 году Виктор Мейер представил более простой метод, основанный на вытеснении воздуха или другого газа паром в нагретой трубе. Поскольку в этом методе могли использоваться тугоплавкие трубки, такие как фарфоровые или даже иридиевые, были определены молекулярные веса при чрезвычайно высоких температурах, что дало интересные результаты. Например, было обнаружено, что пар иода, который при более низких температурах демонстрирует молекулу I2, с повышением температуры постепенно становится одноатомным; пар серы при аналогичных условиях диссоциирует из S8 в S2, а пары большинства металлов, включая серебро, являются одноатомными.

В 1883 году и позже Рауль указал на то, что молекулярные веса веществ можно находить по температурам замерзания их растворов, однако этот метод осложнялся тем фактом, что соли, сильные кислоты и сильные основания вели себя в этом отношении совсем иначе, чем другие вещества, и приходилось делать поправки на используемые типы веществ. Впоследствии это осложнение было объяснено теорией ионизации Аррениуса. Улучшенная аппаратура для этого метода была вскоре разработана Бекманом, который также внедрил метод, основанный на температурах кипения растворов; эти два метода до сих пор остаются стандартными для определения молекулярных весов в растворе. Они очень широко используются химиками-органиками.

Было обнаружено, что большинство веществ в растворенном виде имеют тот же молекулярный вес, что и в газообразном состоянии, при условии, что они могут испаряться при сопоставимых температурах. Например, сера в растворе имеет формулу S8, иод — I2, а металлы являются одноатомными.

Закон Вант-Гоффа и теория ионов Аррениуса. — Современные представления о растворах восходят главным образом к 1886 году, когда Вант-Гофф обратил внимание на соотношения, существующие между осмотическим давлением, создаваемым растворенными веществами, и давлением газа.

Пфеффер, ботаник, был первым, кто измерил осмотическое давление (1877). Основывая свои выводы главным образом на определениях Пфеффера, Вант-Гофф сформулировал новый и весьма важный закон, который можно сформулировать следующим образом: осмотическое давление, создаваемое веществом в растворе, равно давлению газа, которое это вещество создавало бы, если бы оно было газом при той же температуре и том же объеме. Дальнейшие исследования полностью подтвердили тот факт, что молекулы в разбавленном растворе подчиняются простым законам газов.

Вант-Гофф указал на то, что соли, сильные кислоты и сильные основания демонстрируют заметные исключения из его закона, создавая гораздо большие осмотические давления, чем те, которые были для них рассчитаны.

В следующем, 1887 году Аррениус объяснил такое аномальное поведение солей, сильных кислот и сильных оснований, предположив, что при растворении они самопроизвольно диссоциируют на ионы и что эти более многочисленные частицы действуют подобно молекулам при создании осмотического давления. Он показал, что все эти исключительные вещества проводят электричество в растворе, тогда как те, которые подчиняются закону Вант-Гоффа, — нет; согласно его теории, ионы при своем образовании заряжаются положительно или отрицательно, и эти заряженные ионы проводят ток. Например, предполагалось, что молекула хлорида натрия дает два иона — Na+ и Cl-, создавая тем самым вдвое большее осмотическое давление, чем отдельная молекула.

Определения осмотического давления или связанных с ним величин, таких как понижение температуры замерзания и электропроводность, показали, что ионизацию нельзя считать полной ни в одном случае, кроме чрезвычайно разбавленных растворов, и что степень ионизации различна для разных веществ. Тот факт, что осмотическое давление и электропроводность дают близкие результаты в отношении степени ионизации в различных случаях, служит самым веским доказательством в поддержку теории.

Многим химикам поначалу было трудно поверить, что такие атомы, как атомы натрия и хлора, и такие группы, как NH4 и SO4, могут существовать в растворе независимо друг от друга, пусть даже и будучи электрически заряженными. Тем не менее теория быстро завоевала признание и в настоящее время принимается почти каждым химиком как удовлетворительное объяснение многих фактов.

В последние годы в Соединенных Штатах было проведено множество исследований, касающихся осмотического давления и ионизации, однако здесь можно лишь вскользь упомянуть работы Морза, А. А. Нойеса и покойного Г. К. Джонса. Следует упомянуть, что выдающийся автор ионной гипотезы читал в 1191 году в Йеле мемориальный курс лекций Силлимана по теориям растворов.

Коллоидные растворы. — Грэм, английский химик, был первым, кто в 1861 году провел различие между веществами, образующими истинные растворы, которые он назвал кристаллоидами, и веществами смолистой природы, напоминающими клей, которые в растворе не диффундируют легко через пергаментные мембраны, как это делают кристаллоиды, и которые он назвал коллоидами. Разделение коллоидов с помощью пергамента было названо диализом, и этот процесс получил широкое распространение при приготовлении чистых коллоидных растворов. Медленная диффузия в настоящее время считается характеристикой коллоидов, а не их смолистое состояние.

Коллоидные растворы занимают промежуточное положение между истинными растворами и суспензиями, напоминая те или другие в зависимости от вида коллоида и степени измельчения. Изготавливая фильтры с порами разной степени тонкости, Бехольд смог разделить коллоиды друг от друга в соответствии с размером их частиц. Стало также возможным приготавливать различные растворы коллоида, плавно варьирующиеся от такого, в котором частицы несомненно находились в состоянии суспензии, до такого, которое обладало многими свойствами истинного раствора.

Начиная с 1889 года Кэри Ли описал в Журнале (37, 476, 1889 и след.) различные методы приготовления коллоидных растворов металлов, состоящие в целом в обработке растворов металлических солей мягкими восстановителями. Его работа по коллоидному серебру была особенно обширной и интересной. Растворы такого рода недавно дали чрезвычайно интересные результаты с помощью ультрамикроскопа — аппарата, разработанного Зигмонди и Зидентопфом. Очень интенсивный пучок света пропускается через раствор и наблюдается под прямым углом с помощью мощного микроскопа. В этих условиях частицы, слишком малые для того, чтобы их можно было увидеть другими средствами, обнаруживают свое присутствие по отраженному свету. В очень разбавленном растворе известной концентрации удалось подсчитать частицы и таким образом рассчитать их размер. Измеренные таким образом наименьшие коллоидные частицы оказались частицами золота и имели, как было показано, диаметр примерно в десять раз больший, или объем в 1000 раз больший, чем тот, который приписывается обычным молекулам. Представляет интерес то, что частицы кажутся находящимися в быстром движении, соответствующем хорошо известному броуновскому движению.

Химия коллоидов приобрела в настоящее время такое значение, что ее можно рассматривать как отдельную ветвь науки. Она имеет собственный специализированный журнал и в значительной степени имеет дело с химией органических продуктов. Все живое вещество построено из коллоидов, а гемоглобин, крахмал, белки, каучук и молоко являются примерами коллоидных веществ или растворов. Среди неорганических веществ многие сульфиды, кремниевая кислота и аморфные гидроксиды, подобные гидроксиду железа, часто ведут себя как коллоиды.

Закон действующих масс. — Бертолле около начала прошлого века был первым химиком, изучившим влияние массы или, точнее говоря, концентрации веществ на химическое действие. Его взгляды, резюмированные им самим, сводятся к следующему: «Химическая активность вещества зависит от силы его сродства и от массы, присутствующей в данном объеме». Развитию этой идеи, которая в своей основе верна, сильно мешал тот факт, что Бертолле сделал неверный вывод о том, будто состав химических соединений зависит от масс веществ, соединяющихся для их получения, — вывод, находящийся в прямом противоречии с законом постоянных пропорций; и поскольку этот взгляд вскоре был опровергнут Прустом и другими, закон Бертолле в других его применениях не получил немедленного внимания. Митчелл, однако, отметил в Журнале (16, 234, 1829) важность работы Бертолле, а Генрих Розе в 1842 году вновь обратил внимание на влияние массы, упомянув в качестве одной из иллюстраций действие воды и углекислоты при разложении весьма стабильных природных силикатов. Несколько позже ряд других химиков внесли важный вклад в вопрос о влиянии концентрации на химическое действие, но именно норвежцы Гульдберг и Вааге первыми сформулировали закон действующих масс в 1867 году.

Этот закон имеет огромное значение для химической теории, так как он объясняет множество фактов на математической основе. Он применим главным образом к равновесию в обратимых реакциях, где он утверждает, что произведение концентраций по одну сторону простого обратимого уравнения находится в постоянном отношении к произведениям концентраций по другую сторону, при условии, что температура остается постоянной. В случаях такого рода, когда два газа или пара реагируют с двумя твердыми веществами, последние, если они всегда находятся в избытке, можно считать постоянными по концентрации, и закон приобретает более простой вид, применяясь только к концентрациям газообразных веществ. Например, в обратимой реакции

3Fe + 4H2O ⇄ Fe3O4 + 4H2,

которая протекает при довольно высоких температурах, определенная смесь водяного пара и водорода при определенной температуре заставит реакцию идти с одинаковой скоростью в обоих направлениях, поддерживая тем самым состояние равновесия, при условии, что и железо, и оксид присутствуют в избытке. Если же относительные концентрации водорода и водяного пара изменяются или даже изменяется температура, реакция будет идти быстрее в одном направлении, чем в другом, до тех пор, пока снова не установится равновесие.

Принцип действующих масс также объясняет, почему иногда обратимая реакция может идти до конца в том или ином направлении. Например, в связи с только что рассмотренной реакцией, если пропускать водяной пар над нагретым железом и если пропускать водород над нагретым оксидом, газообразный продукт в каждом случае постепенно уносится, и реакция непрерывно идет быстрее в одном направлении, чем в другом, до тех пор, пока она не завершится в соответствии с уравнениями

3Fe + 4H2O → 3Fe3O4 + 4H2, and

Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O.

Многие другие хорошо известные и важные факты, как химические, так и физические, зависят от этого закона. Он объясняет обстоятельство, что давление пара не зависит от количества присутствующей жидкости; он также объясняет постоянное давление диссоциации карбоната кальция при данной температуре, независимо от количеств присутствующих карбоната и оксида; в связи с ионной теорией он дает причину переменной растворимости солей вследствие присутствия электролитов, содержащих общие ионы; и он проясняет закон Генри, который гласит, что растворимости газов пропорциональны их давлениям.

Оствальд больше, чем любой другой химик, способствовал широкому применению этого закона, и он использовал его особенно широко в связи с аналитической химией в опубликованной им книге по этому предмету.

Правило фаз. — В 1876 году Уиллард Гиббс из Йеля опубликовал в «Записках Коннектикутской академии наук» статью «О равновесии гетерогенных веществ», а два года спустя он опубликовал реферат этой статьи в Журнале (16, 441, 1878). Он открыл новый закон природы огромной важности и широкого применения, который называется «правилом фаз» и выражается очень простой формулой.

Применение этого великого открытия к химической теории задерживалось на десять лет — отчасти, возможно, потому, что оно не было в достаточной мере доведено до сведения химиков, но по большей части, по-видимому, потому, что его не сразу поняли, так как его изложение ночи чисто математический характер.

Именно Розебум, голландский химик, первым применил правило фаз. Оно вскоре привлекло к себе глубокое внимание, и имя Уилларда Гиббса приобрело всемирную известность среди химиков. Когда Нернст, являющийся, пожалуй, самым выдающимся физикохимиком современности, читал несколько лет назад мемориальные лекции Силлимана в Йеле, он воспользовался случаем возложить венок на могилу Уилларда Гиббса в знак признания его заслуг.

Чтобы понять это правило, необходимо дать определение трем введенным Гиббсом понятиям: фаза, число степеней свободы и компонент.

Под первым термином понимаются те части любой системы веществ, которые механически отделимы. Например, вода в контакте со своим паром имеет две фазы, тогда как раствор соли и воды состоит только из одной. Степени свободы — это число физических условий, включая давление, температуру и концентрацию, которые могут независимо изменяться в системе без уничтожения фазы. Точное определение компонента не столь просто, но в целом компонентами системы являются составные части, из которых она состоит. Любая система, образованная соединением H2O, например, в виде льда, воды или пара, содержит только один компонент, тогда как раствор соли и воды содержит два. Обозначая три термина буквами P, F и C, правило фаз записывается просто как

F = C + 2 − P

то есть число степеней свободы в находящейся в равновесии системе равно числу компонентов плюс два минус число фаз. Это правило можно легко понять с помощью простого примера. В системе, состоящей из льда, воды и водяного пара, имеется три фазы и один компонент, и поэтому

F = 1 + 2 − 3 = 0

Такая система не имеет степеней свободы. Это означает, что никакое физическое условие — давление или температуру — нельзя изменить без разрушения какой-либо фазы, так что такая система может существовать в равновесии только при одной фиксированной температуре с фиксированным значением давления пара.

Например, если система нагревается выше фиксированной температуры, лед исчезает, а если давление повышается, пар конденсируется. Если эта же система, состоящая только из воды, содержит лишь две фазы, например жидкость и пар, то F = 1 + 2 - 2 = 1, то есть имеется одна степень свободы. В такой системе одно физическое условие, такое как температура, может изменяться независимо, но только одно, без разрушения какой-либо фазы. Например, температура может быть повышена или понижена, но каждому значению температуры соответствует определенное значение давления пара. Одно является функцией другого. Если оба значения изменяются независимо, одна фаза исчезнет: либо пар полностью сконденсируется в воду, либо наоборот. Наконец, если система состоит только из одной фазы, например водяного пара, то F = 2, то есть система является дивариантной, что означает, что при любой заданной температуре пар может существовать при различных давлениях.

Приведенный пример относится к физическому равновесию, но это правило применимо и к случаям, связанным с химическими изменениями. Сравнивая правило фаз с законом действующих масс, можно заметить, что оба они имеют дело с равновесием. Большое преимущество первого заключается в том, что оно полностью не зависит от молекулярного состояния веществ в различных фазах. Например, для применения правила не имеет никакого значения, находится ли вещество в растворе в диссоциированном, недиссоциированном виде или в соединении с растворителем. В любом случае раствор составляет одну фазу. С другой стороны, это правило чисто качественное, дающее информацию лишь о том, возможно ли данное изменение условий. Закон действующих масс является количественным выражением, так что после того, как значение константы найдено, можно вычислить изменение, происходящее во всей системе, если изменяется концентрация одного вещества. Однако этот закон требует знания молекулярного состояния реагирующих веществ, которое может быть неопределенным или неизвестным, и главным образом по этой причине он, подобно правилу фаз, часто имеет лишь качественное значение.

Правило фаз послужило ценнейшим средством классификации систем, находящихся в равновесии, и руководством при определении возможных условий, при которых такие системы могут существовать. В качестве иллюстраций его практического применения Вант-Гофф использовал его в качестве основополагающего принципа в своих исследованиях условий образования соляных отложений в природе, а Розебум смог с его помощью объяснить очень сложные соотношения, существующие в сплавах железа и углерода, которые образуют различные сорта ковкого железа, стали и чугуна.

Термохимия. — Эта ветвь химии имеет дело с теплом, выделяющимся или поглощающимся в химических реакциях. Она важна главным образом потому, что во многих случаях она дает единственную доступную нам мера изменений энергии, участвующих в реакциях. В значительной степени она берет свое начало с открытия Гессом в 1840 году фундаментального закона, который утверждает, что теплота, выделяющаяся в реакции, одинакова независимо от того, протекает ли реакция в одну или в несколько стадий. Этот закон сделал возможным расчет тепловых значений большого числа реакций, которые нельзя определить прямым экспериментом.

Термохимия получила развитие благодаря сравнительно немногим ученым, которые внесли удивительно большой вклад в виде множества результатов. Фавр и Сильберман, начав вскоре после 1850 года, усовершенствовали аппарат для калориметрических определений, называемый калориметром, и опубликовали множество результатов. Примерно в то же время Юлиус Томсен, а в 1873 году Бертло начали свою замечательную серию публикаций, которая продолжалась до недавнего времени. Исследования Томсена были опубликованы в 1882 году в 4 томах. Можно с уверенностью сказать, что большая часть данных термохимии была получена этими двумя исследователями. Бомбовый калориметр, аппарат для определения тепловых величин путем прямого сгорания, был разработан Бертло. Особо следует упомянуть недавние работы Микстера в Йеле, опубликованные в журнале, и Ричардса в Гарварде. Работа Микстера в этой области началась в 1901 году (12, 347). Используя усовершенствованный бомбовый калориметр, он разработал метод определения теплоты образования оксидов путем сгорания с пероксидом натрия. Тем же методом, а также путем прямого сгорания в кислороде он получил результаты, которые, по-видимому, равны по точности или превосходят любые результаты, когда-либо получавшиеся в его области работы. Работа Ричардса заключалась главным образом в усовершенствовании аппаратуры. Он разработал так называемый адиабатический калориметр, который практически устраняет одну из главных погрешностей в тепловых работах, вызванную эффектом нагревания или охлаждения окружающей среды. Эта модификация получает всеобщее распространение там, где требуется чрезвычайно высокая точность.

Органическая химия.

Сто лет назад были известны качественные реакции на некоторые органические соединения, распознавались элементы, обычно входящие в их состав, а некоторые из них были проанализированы количественно, однако органическая химия стояла гораздо менее далеко, чем неорганическая, и практически все ее колоссальное развитие произошло в течение нашего периода.

Берцелиус добился большого прогресса в этой области, установив ранее подвергавшийся сомнению факт того, что элементы в органических соединениях соединены в постоянных, определенных пропорциях. В 1823 году Либих выявил чрезвычайно важный факт изомерии, показав, что фульминат серебра имеет тот же процентный состав, что и цианат серебра — соединение с совершенно другими свойствами. С тех пор изомерные соединения с одинаковой молекулярной массой, а также одинаковым составом обнаруживались в очень многих случаях, и они сыграли важнейшую роль в определении расположения атомов в молекулах. Было обнаружено, что во многих случаях они весьма многочисленны. Например, известны три пентана с формулой C5H12 — все возможные согласно теории, причем в каждом случае структура молекулы была установлена. На теоретических основаниях было подсчитано, что возможно 802 изомерных соединения с формулой C13H28, в то время как при более сложных формулах число изомеров может быть значительно большим.

Особенно интересный случай изомерии наблюдался Велером в 1828 году, когда он обнаружил, что цианат аммония самопроизвольно превращается в мочевину

(NH4CNO → N2H4CO).

Это был первый синтез органического соединения из неорганического материала, и он опроверг преобладающее мнение о том, что жизненные силы имеют важнейшее значение для формирования органических веществ. С того времени было создано искусственным путем множество природных органических соединений, и некоторые из них, такие как искусственный ализарин, индиго, масло грушанки и ванилин, более или менее полно заменили природные продукты. Другим великим достижением органической химии стала подготовка огромного числа соединений, неизвестных в природе, многие из которых имеют практическое значение в качестве лекарств, красителей, взрывчатых веществ и т. д.

Развитие наших нынешних формул для органических соединений, с помощью которых во многих случаях относительное положение атомов может быть показано с наибольшей уверенностью, происходило постепенно. Формулы, основанные на дуалистической идее Берцелиуса, использовались в течение некоторого времени, позднее появились формулы по типу с использованием составных радикалов, стало признаваться замещение атомов или групп атомов другими в химических реакциях, но одним из важнейших шагов стало признание четырехвалентности углерода и всеобщее применение валентности к атомам Кеккуле около 1858 года. Это привело непосредственно к использованию современных структурных формул, которые имели величайшую ценность в теоретической интерпретации органических реакций. Именно Кеккуле также предложил формулу кольца с гексагональной структурой для бензола, C6H6, что привело к чрезвычайно важным теоретическим и практическим разработкам. Детали формул для многих других колец и сложных структур были установлены с того времени, и нет сомнений, что замечательным достижениям в органической химии за последние шестьдесят лет во многом способствовало использование этих формул.

Многие важные исследования в области органической химии были проведены в Соединенных Штатах, и активность в этом направлении значительно возросла в последние годы. В связи с этим следует упомянуть большой объем работ такого рода, выполненных в Шеффилдской лаборатории, в настоящее время находящейся под руководством профессора Т. Б. Джонсона.

Так получилось, что в журнале появилось сравнительно немного публикаций по органической химии, но можно отметить, что получение хлороформа и его физиологические эффекты были описаны Гатри (21, 64, 1832). Независимо от него он был получен французским химиком Субереном в предыдущем году, но первый описал его физиологическое действие. Силлиман передал образец доктору Эли Айвзу из Йельской медицинской школы, который использовал его для облегчения приступа астмы. Это было первое применение хлороформа в медицинской практике (21, 405, 1832). Гатри также описал в журнале (21, 284, 1832) свой новый процесс превращения картофельного крахмала в глюкозу — метод, который по сути совпадает с методом, используемым сегодня при превращении кукурузного крахмала в глюкозу. Лоуренс Смит (43, 301, 1842 et seq.), Хорсфорд (3, 369, 1847 et seq.), Стерри Хант (7, 399, 1849), Кэри Ли (26, 379, 1858 et seq.), Ремсен (5, 179, 1873 et seq.) и другие внесли свой вклад в статьи по органической химии.

Сельскохозяйственная химия.

Вплоть до середины XIX века считалось, что растения, подобно животным, используют органические вещества в качестве пищи и для своего роста зависят главным образом от почвенного перегноя. Этот взгляд сохранялся даже долгое время после того, как стало известно, что листья растений поглощают углекислый газ и выделяют кислород, и после того, как зола растений была подвергнута точному анализу.

Этот неверный взгляд был опровергнут знаменитым немецким химиком Либихом, который провел множество исследований по этому вопросу и, правильно истолковав предшествующие знания, опубликовал в 1840 году книгу о применении химии в сельском хозяйстве и физиологии, в которой утверждал, что питательными веществами всех зеленых растений являются неорганические вещества, а именно: углекислый газ, вода, аммиак (нитраты), сульфаты, фосфаты, кремнезем, известь, магнезия, поташ, железо, а иногда и обычная соль. Он сделал чрезвычайно важный вывод о том, что эффективное удобрение почв зависит от восполнения неорганических веществ, истощенных урожаями.

Основные принципы, изложенные Либихом, были подтверждены, и было обнаружено, что удобряющие компоненты, которых чаще всего не хватает в почвах, — это соединения азота, фосфаты и соли калия, поэтому именно они стали важными компонентами искусственных удобрений. Сам Либих обнаружил, что гумус ценен в почвах, так как он поглощает и удерживает растворимые соли.

Фундамент, заложенный Либихом в отношении искусственных удобрений, привел к колоссальному применению этих материалов, что сильно поспособствовало мировым запасам продовольствия.

Либих считал, в соответствии с преобладающими взглядами, что тление и гниение, а также спиртовое и другие брожения являются спонтанными процессами, и когда выдающийся французский химик Пастер в 1857 году объяснил брожение как процесс, напрямую вызываемый дрожжами (эпохальное открытие, приведшее к объяснению тления и гниения в результате деятельности бактерий и к зародышевой теории болезней), это объяснение было встречено яростным сопротивлением со стороны Либиха и других немецких химиков. Однако точка зрения Пастера возобладала, и с тех пор было обнаружено, что различные виды бактерий отвечают за образование аммиака из азотистых органических веществ, а также за превращение аммиака в нитраты, доступные в качестве питания для растений.

Долго обсуждавшийся вопрос о доступности атмосферного азота для питания растений был решен в 1886 году открытием Хелльригеля о том, что бактерии, содержащиеся в клубеньках на корнях, особенно бобовых растений, способны связывать азот и поставлять его растениям.

Можно лишь упомянуть сельскохозяйственные опытные станции, где исследуются почвы, удобрения, продукты питания и другие продукты, а также изучаются другие проблемы, связанные с сельским хозяйством.

Покойный С. В. Джонсон из Йеля учился у Либиха и впоследствии оказал большую услугу сельскохозяйственной химии в этой стране своими исследованиями, преподаванием и трудами. Его книга «Как растут растения», опубликованная в 1868 году, дала прекрасное описание принципов сельскохозяйственной химии. Он внес большой вклад в создание сельскохозяйственных опытных станций в этой стране и долгое время был директором Коннектикутской станции.

В журнале еще в 1827 году Амос Итон (12, 370) опубликовал простой метод механического анализа почв для определения их пригодности для выращивания пшеницы, а Хильгард в период с 1872 по 1874 год описал детальное исследование анализа почв. Дж. П. Нортон, профессор Йельского университета, в 1847 году (3, 322) опубликовал исследование по анализу овса, которое было удостоено премии в пятьдесят соверенов шотландским сельскохозяйственным обществом, в то время как Джонсон, Этуотер и другие внесли свой вклад статьями об анализе различных продуктов фермерского хозяйства.

Промышленные кислоты и щелочи.

Сто лет назад серная кислота производилась в сравнительно очень малых масштабах в свинцовых камерах. В 1818 году английский производитель этой кислоты внедрил современное новшество — использование пиритов вместо серы, в то время как башня Гей-Люссака в 1827 году и башня Гловера в 1859 году стали применяться как большие усовершенствования в камерном процессе. Примерно за двадцать лет контактный процесс с использованием платинированного асбеста в значительной степени вытеснил старый камерный процесс. Он имеет преимущество прямого получения концентрированной или дымящей кислоты.

За наш период производство серной кислоты колоссально возросло. Очень большие ее количества использовались в связи с быстрым развитием содового процесса Леблана. Она стала широко применяться для поглощения аммиака в промышленности светильного газа, которая сто лет назад находилась в зачаточном состоянии. Новые отрасли промышленности, такие как производство «суперфосфатов» в качестве искусственных удобрений, очистка нефти, производство искусственных красителей и многих других современных химических продуктов, значительно увеличили спрос на нее, в то время как ее применение в производстве азотной и других кислот, а также для многих других целей, еще не упомянутых, было весьма масштабным.

Производство азотной кислоты значительно расширилось за наш период из-за ее применения для получения взрывчатых веществ, искусственных красителей и для многих других целей. Чилийская селитра стала доступна для ее получения около 1852 года. В последнее время эту кислоту стали производить из атмосферного азота и кислорода путем их соединения с помощью мощных электрических разрядов. Этот процесс использовался главным образом в Норвегии, где изобилует гидроэнергия, так как он требует больших затрат энергии. Еще один, более недавний метод получения азотной кислоты основан на окислении аммиака воздухом с помощью контактного вещества, такого как платинированный асбест.

Производство аммиака, которое сто лет назад было весьма незначительным, значительно возросло в связи с развитием промышленности светильного газа и использованием коксовых печей с улавливанием побочных продуктов. Это вещество очень широко используется в холодильных машинах, а также во многих химических операциях, включая содовый процесс Сольвея. Соли аммония также имеют огромное значение в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Превращение атмосферного азота в аммиак в коммерческих масштабах — недавнее достижение. Оно было осуществлено путем нагревания карбида кальция (продукта электропечи, получаемого из извести и кокса) с газообразным азотом, в результате чего образуется цианамид кальция, с последующей обработкой этого цианамида водой при надлежащих условиях. Другой метод, разработанный Габером, заключается в прямом соединении газообразных азота и водорода под высоким давлением с помощью контактного вещества.

Метод Леблана для получения карбоната натрия из хлорида натрия путем предварительного превращения последнего в сульфат с помощью серной кислоты и последующего нагревания сульфата с известью и углем в печи был изобретен еще в 1791 году, однако он не получил быстрого развития и не закрепился в Англии до 1826 года из-за высокой пошлины на соль, действовавшей до того времени. Впоследствии этот процесс бурно развивался в связи с индустрией серной кислоты, от которой он зависел, и с индустрией хлорной извести, которая использовала сопутствующую соляную кислоту, производимую им, и, конечно же, в связи с мыловаренным производством и многими другими отраслями промышленности, в которых применялась сама сода.

Около 1866 года появился процесс Сольвея как конкурент процесса Леблана. Он основан на осаждении бикарбоната натрия из растворов соли с помощью углекислого газа и аммиака с последующим извлечением аммиака. Он в значительной степени вытеснил старый процесс и широко применяется в нашей стране, например в Сиракьюсе, штат Нью-Йорк.

Другие процессы получения соды основаны на электролизе растворов хлорида натрия. В этом случае каустическая сода и хлор являются непосредственными продуктами, а полученный таким образом и сжиженный под давлением в стальных баллонах хлор стал важным коммерческим товаром.

В более ранние времена источником поташа и солей калия была древесная зола. Вурц в журнале (10, 326, 1850) предположил возможность использования зеленопесчаных отложений Нью-Джерси в качестве источника поташа и показал, как этот минерал можно разложить, однако нет данных о том, что этот минерал когда-либо использовался для этой цели. Примерно в 1861 году началось освоение немецких месторождений солей калия, которые с тех пор стали основным источником этого материала. В настоящее время предпринимаются многочисленные попытки получить соединения калия из других источников, таких как соляные растворы, пыль цементных печей, а также полевой шпат и другие минералы, но пока результаты не удовлетворяют спрос.

Заключение.

Этот очерк химического прогресса дает лишь ограниченное представление о небольших частях предмета, поскольку объем доступного материала столь огромен по сравнению с отведенным для его изложения пространством. Поскольку журнал опубликовал сравнительно немного работ по органической химии, было решено освободить место для лучшего освещения других тем, уделив лишь краткое внимание этой чрезвычайно активной и важной ветви науки. По схожим причинам промышленная и металлургическая химия, а также другие ветви, несмотря на их бурный рост и важность, были оставлены без внимания, за исключением некоторых случайных упоминаний о них и описания нескольких наиболее важных промышленных химикатов.

По-видимому, у нас есть веские основания гордиться успехами в химии, достигнутыми за период существования журнала, и тем вкладом, который журнал внес в них, и нет никаких сомнений в том, что этот прогресс не уменьшился и в более недавние времена.

Текущая тенденция химических исследований явно направлена на еще большее развитие органической химии и усиленное применение физики и математики к химической теории и практике.

Весьма значительные улучшения, достигнутые в химическом образовании как по числу студентов, так и по качеству обучения в рассматриваемый период, и особенно в довольно недавнее время, сулят отличный прогресс в будущем.

Примечание.

153. По-видимому, наиболее точная экспериментальная демонстрация этого закона была сделана Э. В. Морли и опубликована в журнале (41, 220, 276, 1891). Он показал, что 2,0002 объема водорода соединяются с одним объемом кислорода.

XI ПРОГРАСС ФИЗИКИ ЗА СТОЛЕТИЕ

By LEIGH PAGE

Динамика.—В начале девятнадцатого века механика была единственной крупной ветвью физической науки, достигшей значительной степени развития. Двумя веками ранее эксперименты Галилея со скоростью падения железных шаров, сброшенных с вершины Пизанской башни, положили начало динамике. Он легко опроверг распространенное мнение о том, что даже в условиях, когда сопротивление воздуха ничтожно, тяжелые тела падают быстрее легких, и дальнейшие эксперименты привели его к выводу, что увеличение скорости пропорционально прошедшему времени, а не пройденному расстоянию, как он предполагал сначала. Менее чем век спустя Ньютон сформулировал законы движения в тех же словах, в каких они приводятся сегодня. Эти законы движения в сочетании с открытием им закона всемирного тяготения позволили ему сразу соотнести движения планет, которые казались столь загадочными его предшественникам. Его успех дал огромный стимул развитию и расширению фундаментальных принципов динамики, выявленных им, что завершилось работами великих французских математиков Лагранжа и Лапласа чуть более ста лет назад.

Следует помнить, что законы движения Ньютона применимы только к материальной точке или к тем телам, которые в рассматриваемой задаче могут рассматриваться как материальные точки. В своей «Анатомической механике» (прим. — Механике аналитической) Лагранж расширил эти принципы так, чтобы сделать возможным рассмотрение движения связанной системы с помощью метода, почти столь же простого, как метод, содержащийся во втором законе движения. Вместо трех скалярных уравнений для каждой из бесчисленно большого числа задействованных частиц он показал, как свести обычные динамические уравнения к числу, равному количеству степеней свободы системы. Это становится возможным благодаря сочетанию принципа Д’Аламбера, который исключает силы, обусловленные связями между частицами, и принципа возможных перемещений, который ограничивает число уравнений числом возможных независимых смещений. Целью Лагранжа было превратить динамику в ветвь анализа, и о его успехе можно судить по тому факту, что в его великом труде не нашлось ни единой схемы или геометрической фигуры.

Небесная механика.—Почти одновременно с публикацией «Механики аналитической» появилась «Небесная механика» Лапласа. Открыто заявленной целью Лапласа было предложить полное решение великой динамической задачи, связанной с Солнечной системой, с учетом, помимо эффекта гравитационного поля солнца, возмущений в движении каждой планеты, вызванных приближением и удалением ее соседей. Его анализ движений планет оказался настолько успешным, что его современники верили, будто они близки к полному объяснению мира на механических принципах. Сам Лаплас, несомненно, был убежден, что для полного предсказания любого последующего движения не требуется ничего, кроме знания масс, положений и начальных скоростей каждой материальной частицы во Вселенной.

Величайший триумф этих динамических методов должен был наступить полвека спустя. Планета Уран, открытая в 1781 году старшим Гершелем, была в то время самой далекой известной планетой от Солнца. Но орбита Урана подвергалась некоторым загадочным колебаниям. Проанализировав все известные причины этих возмущений, Леверье во Франции и Адамс в Англии независимо друг от друга пришли к выводу, что за это отвечает другая планета, еще более удаленная от Солнца, и рассчитали ее орбиту. Леверье сообщил Галле в Берлине результаты своих вычислений, и в течение следующих нескольких дней немецкий астроном открыл Нептун в пределах одного градуса от предсказанного положения!

Мы упомянем лишь одно другое достижение методов небесной механики. Те небесные гости — кометы, которые появляются столь ярко лишь для того, чтобы угаснуть и исчезнуть, возможно, навсегда, — интересовали астрономов с древнейших времен. Вскоре после открытия закона тяготения Ньютон разработал метод, с помощью которого элементы орбиты кометы можно вычислить на основе наблюдений ее положения. Было обнаружено, что подавляющее большинство этих тел движется по почти параболическим траекториям и лишь немногие — по эллипсам. Среди последних наиболее заметна яркая комета, впервые наблюдаемая Галлеем в 1681 году. Она регулярно возвращалась с интервалами в семьдесят шесть лет; последнее ее появление весной 1910 года, несомненно, хорошо помнит читатель. Кант считал, что кометы образуются из сгущающихся солнечных туманностей, в то время как Лаплас утверждал, что они происходят из материи, рассеянной по всему звездному пространству и не связанной с Солнечной системой. Изучение распределения наклонений орбит комет Г. А. Ньютоном (16, 165, 1878) из Нью-Хейвена подтвердило гипотезу Лапласа и привело к выводу, что периодические кометы были захвачены притяжением тех планет, возле которых они проходили. Некоторые из этих комет имеют сравнительно короткие периоды и, как выяснилось, обладают орбитами, которые в целом лишь незначительно наклонены к орбитам планет и проходимы в том же направлении. Более того, тот факт, что орбита каждой из этих комет проходит очень близко к орбите Юпитера, делал вероятным то, что они были привязаны к Солнечной системе притяжением этой планеты. Дальнейшее подтверждение этой гипотезы было получено в объяснении Г. А. Ньютона (42, 183 и 482, 1891) малого наклона их орбит и редкости ретроградных движений среди них.

В 1833 году произошел один из величайших метеорных потоков в истории. Олмстед (26, 132, 1834) и Твайнинг (26, 320, 1834) из Нью-Хейвена заметили, что эти падающие звезды движутся по параллельным траекториям, и первыми высказали предположение, что они должны двигаться стаями по постоянной орбите. На основании изучения всех доступных записей Г. А. Ньютон (37, 377, 1864; 38, 53, 1864) смог показать, что метеорные потоки обычны в ноябре и имеют особую интенсивность с интервалами в 33 или 34 года. Он уверенно предсказал мощный поток на 13 ноября 1866 года, который не только действительно произошел, но за ним последовал еще один год спустя, показывая, что метеорный рой простирался настолько широко, что на пересечение земной орбиты уходило два года. Г. А. Ньютон (36, 1, 1888) в Америке и Адамс в Англии с большим интересом занялись изучением метеорных орбит, и первый пришел к выводу, что эти орбиты во всех смыслах похожи на орбиты периодических комет, подразумевая, что рой метеоров берет начало в распаде кометы. Фактически Скиапарелли действительно отождествил орбиту Персеид, или августовских метеоров, с кометой Туттля 1862 года, а вскоре после этого выяснилось, что орбита Леонид, или ноябрьских метеоров, совпадает с орбитой кометы Темпеля.

Электромагнетизм.—В течение восемнадцатого века большой интерес проявлялся к изучению электростатики и магнетизма. Дюфе, Кавендиш, Мичелл и Кулон за рубежом и Франклин в Америке подвергли экспериментальному исследованию многие явления одной или обеих этих наук, и в первые годы девятнадцатого века Пуассон в замечательной степени развил аналитические следствия закона сил, выявленного экспериментом. И Лаплас, и он широко использовали функцию, которой Грин дал название «потенциал» в 1828 году и которая является столь мощным подспорьем в решении задач, связанных с магнетизмом или покоящимся электричеством.

Тем временем электрические токи были подчинены руке экспериментатора благодаря открытиям Гальвани и Вольты. Большое количество элементов соединялось последовательно, и интерес, по-видимому, заключался главным образом в получении ярких искр или плавлении металлов с помощью сильного тока. Хейр (3, 105, 1821) из Пенсильванского университета сконструировал батарею, состоящую из двух желобов по сорок элементов в каждом, расположенных так, что медь и цинк можно одновременно опускать в кислоту и получать большие токи до того, как поляризация успевает помешать. Этот «дефлагратор» использовался для восплаковедения древесного угля в цепи или плавления тонких проволок и некоторое время был мощнейшим устройством в своем роде. Мнение многих исследователей сводилось к тому, что «гальванизм» — это нечто совершенно отличное от статического электричества; Хейр считал выделяемое тепло отличительным признаком электрического тока. Он говорит: «Признается, что действие гальванической жидкости направлено на атомы или между ними; в то время как механическое электричество в несвязанном состоянии действует только на массы. Это различие не было объяснено иначе как с помощью моей гипотезы, в которой теплота, чье влияние проявляется только между атомами, предполагается главным агентом в гальванизме».

Пытливые умы стали подозревать, что между электричеством и магнетизмом должна существовать какая-то связь. Ибо было известно, что молния намагничивает стальные ножи и вилки, а Франклин намагнитил швейную иглу разрядом лейденской банки. Наконец, Эрстед из Копенгагена предпринял систематическое исследование влияния электричества на магнитную стрелку. Его исследования не давали результатов, пока в ходе серии лекций «Электричество, гальванизм и магнетизм», прочитанных зимой 1819–1820 годов, ему не пришло в голову исследовать действие электрического тока на магнитную стрелку. Сначала он расположил провод с током под прямым углом к стрелке, разумеется, без всякого результата; затем ему пришло в голову расположить его параллельно. Было замечено отклонение, так как к его удивлению стрелка упорно поворачивалась до перпендикулярного к проводу положения.

За открытием Эрстеда того факта, что электрический ток оказывает вращательный момент на магнитную стрелку, несколько месяцев спустя последовала демонстрация Ампера перед Французской академией того, что два тока, текущие в одном направлении, притягивают друг друга, в то время как два тока в противоположных направлениях — отталкивают. Рассказывают, что некий критик пытался принизить это открытие, заметив, что, поскольку известно, что два тока действуют на один и тот же магнит, было очевидно, что они будут действовать и друг на друга. На что Араго встал на защиту своего друга. Достав из кармана два ключа, он сказал: «Каждый из этих ключей притягивает магнит; считаете ли вы, что поэтому они притягивают друг друга?»

Несколько лет спустя Ампер показал, как количественно выразить силу между элементами тока и даже в значительной степени развил эквивалентность между замкнутым контуром с током и магнитным слоем. Его анализ был столь убедителен, а обсуждение предмета столь тщательным, что Максвелл сказал об этой мемуарной работе полвека спустя: «Все это — теория и эксперимент — выглядит так, будто оно возникло, зрелым и во всеоружии, из головы "электрического Ньютона". Оно безупречно по форме и неприступно по точности; и оно суммируется в формуле, из которой могут быть выведены все явления и которая всегда должна оставаться кардинальной формулой электродинамики».

Вскоре после этого зависимость тока от проводимости использованной проволоки и примененной группировки элементов была прояснена работами Ома. Многие из его результатов были получены независимо Джозефом Генри (19, 400, 1831) из Олбанской академии, который описал в 1831 году мощный электромагнит, в котором множество витков проволоки, изолированной шелком, были намотаны вокруг железного сердечника и соединены параллельно с одним элементом. В этой статье он отмечает, что при длинных проводах, как в телеграфе, следует использовать много элементов, соединенных последовательно, тогда как для нескольких коротких проводов, соединенных параллельно, более эффективен один элемент с большими пластинами.

Индукция токов.—Пораженный тем фактом, что электрические заряды способны индуцировать другие заряды на соседних проводниках, не вступая с ними в контакт, Фарадей занялся исследованием возможности аналогичного явления в случае электрических зарядов (прим. — токов). Сначала его идея, по-видимому, заключалась в том, что ток должен индуцировать другой ток в любом замкнутом проводящем контуре, оказывающемся поблизости. Эксперимент легко показал ложность этой концепции, однако в момент замыкания и размыкания тока в первичной цепи было замечено кратковременное отклонение гальванометра во вторичной цепи. Дальнейшие эксперименты показали, что введение постоянного стального магнита в катушку, соединенную с гальванометром, вызывает отклонение стрелки. Фактически отчет Фарадея Королевскому обществу от 24 ноября 1831 года содержит полное описание всех экспериментальных методов, доступных для индукции тока в замкнутом контуре.

Хотя Фарадей имеет право на признание за открытие индукции токов в силу приоритета своей публикации, нельзя не заметить, что Генри получил многие из тех же экспериментальных результатов независимо, а некоторые даже раньше. Генри в то время был преподавателем математики в Олбанской академии, и семь часов преподавания в день делали практически невозможным проведение оригинальных исследований, за исключением месяца каникул в августе. Еще летом 1830 года он намотал 30 футов медной проволоки на якорь подковообразного электромагнита и подключил ее к гальванометру. Когда магнит возбуждался, наблюдалось мгновенное отклонение. «Однако, — говорит он, — я был очень удивлен, увидев, как стрелка внезапно отклоняется из состояния покоя примерно на 20° на восток, или в обратном направлении, когда батарея удалялась из кислоты, и снова отклоняется на запад при ее погружении обратно». Кроме того, отклонение достигалось отсоединением якоря от магнита или приведением его снова в контакт. Если бы результаты этих экспериментов были опубликованы вовремя, Америка получила бы право на признание за важнейшее открытие величайшего из многочисленных великих экспериментаторов Англии. Но Генри хотел сначала повторить свои эксперименты в боль́шем масштабе, и пока строились новые магниты, пришли новости об открытии Фарадея. Это послужило причиной поспешной публикации уже проделанной работы в приложении к тому 22 за 1832 год журнала.

Почти в то же время Генри совершил еще одно важное открытие, и на этот раз никакой другой исследователь не опередил его в обнародовании своих результатов. В уже упомянутой статье он описывает явление, известное сегодня как самоиндукция. «Когда небольшая батарея умеренно возбуждена разбавленной кислотой и ее полюса, которые должны заканчиваться чашечками с ртутью, соединены медной проволокой длиной не более фута, никакой искры не наблюдается ни при замыкании, ни при размыкании соединения; но если вместо короткой проволоки используется проволока длиной в тридцать или сорок футов, то хотя искра не будет заметна при замыкании соединения, при его размыкании путем вытягивания одного конца проволоки из чашечки с ртутью возникает яркая искра... Эффект кажется несколько усиливающимся при скручивании проволоки в спираль; он, по-видимому, в некоторой степени зависит от длины и толщины проволоки; я могу объяснить эти явления только тем предположением, что длинная проволока заряжается электричеством, которое своей реакцией на себя выдает искру при разрыве соединения».

Вскоре после этого Генри отправился в Принстон и там продолжил свои эксперименты по электромагнетизму. Не было никаких затруднений в индукции токов третьего, четвертого и пятого порядков путем использования первого вторичного в качестве первичного для еще одной вторичной цепи и так далее (38, 209, 1840). Направления этих токов более высоких порядков при замыкании или размыкании первичной цепи поначалу казались загадочными, но были удовлетворительно объяснены год спустя (41, 117, 1841). Кроме того, индуцированные токи были получены от разряда лейденской банки. Фарадею не удалось обнаружить какого-либо экранирующего эффекта проводящего цилиндра, помещенного вокруг первичной и внутри вторичной цепи. Генри исследовал этот вопрос и обнаружил, что экранирующий эффект существует только тогда, когда индуцированный ток обусловлен замыканием или размыканием первичной цепи, а не когда он вызван движением первичной.

Работа Генри носила в основном описательный характер; Фарадею предстояло разработать теорию для объяснения обнаруженных явлений и подготовить почву для количественной формулировки законов индукции токов. Это он сделал в своем представлении магнитного поля с помощью силовых линий — концепции, которая, как он впоследствии обнаружил, оказалась столь же ценной при применении к электростатическим задачам. Каждый магнит и каждый ток порождают эти замкнутые кривые; в случае магнита они пронизывают его от южного полюса к северному, в то время как прямой провод с током окружен концентрическими кольцами. Связь между силовыми линиями и индукцией токов заключается в правиле, согласно которому ток индуцируется в замкнутом контуре только тогда, когда происходит изменение числа силовых линий, проходящих через него. Более того, зависимость силы тока от проводимости используемой проволоки привела к признанию того факта, что именно электродвижущая сила, а не сам ток обусловлена изменением магнитного потока.